我國學者實驗實現“最優量子糾纏態”檢驗

來源︰新華社作者︰徐海濤責任編輯︰烏銘琪2020-07-24 15:43

新華社合肥7月24日電(記者徐海濤)制備出高質量的量子糾纏態,是實現量子通信、量子計算等應用的前提。記者從中國科學技術大學獲悉,近期該校郭光燦院士團隊研發出一種新的糾纏態測量方法,可以快速檢驗出多體糾纏態相對于目標糾纏態的保真度,實驗實現了最優效率的多光子糾纏態檢驗,對研制大規模量子通信和量子計算網絡具有重要意義。

檢驗量子糾纏態的質量,是量子科研中的重要課題。傳統的量子態“層析法”,測量的數量大、復雜度高,難以滿足未來大規模測量的需要。

近期,郭光燦院士團隊中的李傳鋒、陳耕、許小冶等人構造出一組最優的測量基準,先讓目標糾纏態可以通過測量,再隨機選取這些測量基準對制備出的糾纏態進行測試。單次測試如果通過,會造成失真度的估計值減小;如果不通過,會造成失真度的估計值增加。在該實驗中,失真度的估計值與測試樣本數量成反比,達到了量子力學理論規定的極限。這意味著實現了最優效率的糾纏態檢驗,更重要的是,該方法所需要的測試樣本數量不會隨糾纏態規模的擴大而增加。

利用這種最優量子糾纏態檢驗法,科研人員對2光子和4光子糾纏態分別進行了檢驗。其中對于4光子的糾纏態,他們利用9個測量裝置和大約2500次測量即精確測出了失真度。如使用傳統的量子態“層析法”,要達到相同的測量精度,需要使用81個測量裝置和45000次測量。高效率的新檢驗方法,對未來實現大規模量子通信和量子計算網絡具有重要意義。

日前,國際知名學術期刊《物理評論快報》發表了這項研究成果。

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